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排气消声器的优化

机械工程部，广岛大学机械工程学院研究生部，1-4-1 镜山 东広島。日本 739-8527
汽车消声器的内部主要的结构由腔室或者多个管组成。对于消声器的性能要求是消声器必须能降低排气噪声和衰减排气阻力。目前主要的问题是如何是满足这两个相矛盾的性能，于是需要一个工作强度很大的研究去优化消声器使其能同时满足两种条件。利用CAE优化设计可以提高工作效率并找到最优化的设计方案。
关键词：排气，消声器，噪声，优化，建模
1绪论
汽车消声器的构造由一系列的腔体和管道组成。综合考虑这些装置，可以把消声器的结构设计成满足使排气平顺安静。相反，内部复杂的结构会增加背压，从而导致降低发动机的输出功率，所以必须减化内部的复杂结构。做为一个基本的规则，致力去减少排气噪声和减少排气背压是两个矛盾的工作。找寻消声器内部腔体结构设计规律使其同时满足上述两种要求也是一件非常费时的任务。提高设计效率和很多很好的腔体最优化结构设计都是工程师们通过应用CAE来完成的。这份报告就是关于机械结构和计算结构的分析。
2当前消声器的构造和模拟
2-1消声器的结构和性能要求
消声器的结构主要包括以下类型，阻性消声器和抗性消声器。图1展示的是消声器的隔板和管结构。
下面是消声器的三项性能要求；
（a） 协调控制汽车的外部噪声到达指定的声压，或者通过减少汽车内部噪声到低于目标声压级来增加消声量。
（b） 减小背压。使排气阻力造成的发动机功率损失最小化。
（c） 在发动机转速增加过程中排气噪声没有突出的变化。
声压和压力在图2中显示，这两种相互矛盾的关系，降低声压就会导致背压的增大，反之亦然。另外，频率的不规则波动性通常会在声性能里导致谐振曲线的峰值和波谷。然而要求灵敏度能把短时间的波动反映在声性能里。所以这是通过反复试验这种效率很低的方法去得到这样的一般特性和设计出满足3个要求的消声器。